(57)【要約】【課題】原水を第１の逆浸透膜モジュールによって透過水と濃縮水に分離し、排出された濃縮水を第２の逆浸透膜モジュールによって更に透過水と濃縮水に分離する逆浸透膜装置であって、スケーリングインヒビター等の薬剤を添加することなく、回収率を一層高めることが出来、しかも、逆浸透膜の損傷のリスクを一層低減することが出来る様に改良された逆浸透膜装置を提供する。【解決手段】逆浸透膜装置は、難溶解性物質含有の原水を透過水と濃縮水に分離する第１の逆浸透膜モジュール（１）と、当該第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を更に透過水と濃縮水に分離する第２の逆浸透膜モジュール（２）とを備えた装置であり、第２の逆浸透膜モジュール（２）の逆浸透膜が、第１の逆浸透膜モジュール（１）の逆浸透膜よりも難溶解性物質の阻止率が低い膜によって構成されている。【選択図】        図１
2005007336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を透過水と濃縮水に分離する第１の逆浸透膜モジュールと、当該第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を更に透過水と濃縮水に分離する第２の逆浸透膜モジュールとを備えた逆浸透膜装置において、前記第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜は、食塩の阻止率が前記第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜と略同等で且つ難溶解性物質の阻止率が前記第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜よりも低い膜であることを特徴とする逆浸透膜装置。
【請求項２】
原水を透過水と濃縮水に分離する第１の逆浸透膜モジュールと、当該第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を更に透過水と濃縮水に分離する第２の逆浸透膜モジュールとを備えた逆浸透膜装置において、前記第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜は、食塩の阻止率が９３％以上で且つシリカの阻止率が９０％以上の膜であり、前記第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜は、食塩の阻止率が９０％以上で且つシリカの阻止率が２０〜８０％の膜であることを特徴とする逆浸透膜装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆浸透膜装置に関するものであり、詳しくは、原水を第１の逆浸透膜モジュールによって透過水と濃縮水に分離した後、第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を第２の逆浸透膜モジュールによって更に透過水と濃縮水に分離する逆浸透膜装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
逆浸透膜モジュール（ＲＯ）は、逆浸透膜により原水中に含まれる食塩などの電解質やシリカ等の難溶解性物質の浸透を阻止し、水分のみを透過させて脱塩処理された透過水を得るものであり、逆浸透膜と当該逆浸透膜により区分された２つの領域、すなわち、処理すべき水が供給される供給水領域ならびに分離された透過水を集約する透過水領域とから構成される。斯かる逆浸透膜モジュールは、比較的簡単な構造で且つ小型化し得る純水製造装置として、清涼飲料水の製造などの各種の分野で使用されている。
【０００３】
逆浸透膜モジュールを使用した逆浸透膜装置としては、例えば、原水を透過水と濃縮水に分離する第１の逆浸透膜モジュールと、当該第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を更に透過水と濃縮水に分離する第２の逆浸透膜モジュールとを備え、かつ、第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水にスケーリングインヒビター（スケール付着防止剤）を注入する様になされた「純水製造装置」が知られている。
【０００４】
上記の装置においては、第１の逆浸透膜モジュールの濃縮水を廃棄することなしに、スケーリングインヒビター注入後に第２の逆浸透膜モジュールで処理し、そして、その透過水をそのまま利用するか又は第１の逆浸透膜モジュールに原水として循環するため、原水の利用率、すなわち、回収率（原水供給量に対する透過水量の比率）を高めることが出来る（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３５７４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の様な逆浸透膜装置においては、スケーリングインヒビター等の薬剤を添加するため、運転コストが嵩み、また、得られる水が清涼飲料水などの原料として馴染まないと言う問題がある。他方、上記の様な装置においては、後段の第２の逆浸透膜モジュールに溶質濃度の高い濃縮液が供給されるため、スケーリングインヒビターを添加しなかった場合には、当然ながら、第２の逆浸透膜モジュールの膜を損傷する危険がある。
【０００７】
本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、その目的は、原水を第１の逆浸透膜モジュールによって透過水と濃縮水に分離し、第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を第２の逆浸透膜モジュールによって更に透過水と濃縮水に分離する逆浸透膜装置であって、スケーリングインヒビター等の薬剤を添加することなく、回収率を一層高めることが出来、しかも、逆浸透膜の損傷のリスクを一層低減することが出来る様に改良された逆浸透膜装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
一般的に、逆浸透膜の性能は、水に溶解した食塩などの電解質の阻止率（「食塩阻止率」と言う。）で評価されるが、昨今の逆浸透膜の中には、食塩などの電解質の阻止率は高いがシリカ等の難溶解性物質の阻止率は低いと言う膜がある。本発明は、例えば、飲用水や清涼飲料水用の水をより低コストで製造するため、第２の逆浸透膜モジュールを上記の様な特性の逆浸透膜によって構成することにより、透過水（処理水）において低い電解質濃度を維持しつつ、回収率を高める様にした。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨は、原水を透過水と濃縮水に分離する第１の逆浸透膜モジュールと、当該第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を更に透過水と濃縮水に分離する第２の逆浸透膜モジュールとを備えた逆浸透膜装置において、前記第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜は、食塩の阻止率が前記第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜と略同等で且つ難溶解性物質の阻止率が前記第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜よりも低い膜であることを特徴とする逆浸透膜装置に存する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に係る逆浸透膜装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る逆浸透膜装置の一例の基本的な構成を示すフロー図である。
【００１１】
本発明の逆浸透膜装置は、食塩などの電解質、シリカ成分や硬度成分などの難溶解性物質を含有する原水、例えば河川水、井水などを逆浸透膜によって処理し、電解質および難溶解性物質の濃度が所定濃度以下の透過水を処理水として得るための装置であり、飲用水、清涼飲料水用の水を製造する場合に好適である。斯かる用途に使用される原水としては、食塩などの電解質の濃度を示す指標である電気伝導率が５０μＳ／ｃｍ以下の水が適している。
【００１２】
本発明の逆浸透膜装置は、図１に示す様に、上記の電解質および難溶解性物質含有の原水を透過水と濃縮水に分離する第１の逆浸透膜モジュール（１）と、当該第１の逆浸透膜モジュールから排出された濃縮水を更に透過水と濃縮水に分離する第２の逆浸透膜モジュール（２）とを備えている。
【００１３】
第１の逆浸透膜モジュール（１）及び第２の逆浸透膜モジュール（２）の逆浸透膜の素材としては、酢酸セルロース系、ポリアミド系、架橋ポリアミン系、架橋ポリエーテル系、スルホン化ポリスルホン等の素材が挙げられる。また、膜のエレメント構造としては、スパイラル型、中空糸型、チューブラー型などが挙げられる。本発明において、逆浸透膜としては、何れの種類の膜を使用してもよく、そして、市販の膜を適宜選択して使用することが出来る。
【００１４】
図１に示す様に、第１の逆浸透膜モジュール（１）の供給水領域には、ポンプ（３１）を通じて原水を供給する原水供給管路（４１）と、逆浸透膜を透過することなく電解質および難溶解性物質が濃縮された濃縮水を排出する濃縮水排出管路（４３）とが接続され、第１の逆浸透膜モジュール（１）の透過水領域には、当該第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜により分離された透過水を取り出す透過水取出管路（４２）が接続される。
【００１５】
また、第１の逆浸透膜モジュール（１）から排出された濃縮水を更に分離するため、第２の逆浸透膜モジュール（２）の供給水領域には、第１の逆浸透膜モジュール（１）から排出された濃縮水を供給する上記の濃縮水排出管路（４３）と、逆浸透膜を透過しなかった濃縮水を排出する濃縮水排出管路（４５）とが接続され、第２の逆浸透膜モジュール（２）の透過水領域には、当該第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜により分離された透過水を取り出す透過水取出管路（４４）が接続される。
【００１６】
更に、第１の逆浸透膜モジュール（１）で得られた透過水と第２の逆浸透膜モジュール（２）で得られた透過水とを一括して取り出すため、第２の逆浸透膜モジュール（２）の透過水取出管路（４４）は、第１の逆浸透膜モジュール（１）の透過水取出管路（４２）に連結される。なお、第２の逆浸透膜モジュール（２）における運転圧力を一定に保つため、第２の逆浸透膜モジュール（２）へ濃縮水を供給する上記の濃縮水排出管路（４３）には、図示しないが、ポンプやバッファタンクが介装されてもよい。
【００１７】
本発明の逆浸透膜装置は、上記の様な構成により、電解質および難溶解性物質濃度の高い濃縮液が第２の逆浸透膜モジュール（２）に供給される。そこで、本発明においては、第２の逆浸透膜モジュール（２）においてスケールの付着による逆浸透膜の損傷を防止し、回収率をより高めるため、第２の逆浸透膜モジュール（２）の逆浸透膜は、食塩の阻止率が第１の逆浸透膜モジュール（１）の逆浸透膜と略同等で且つ難溶解性物質の阻止率が第１の逆浸透膜モジュール（１）の逆浸透膜よりも低い膜とされる。
【００１８】
具体的には、例えば、食塩およびシリカを基準とした場合、本発明の逆浸透膜装置においては、第１の逆浸透膜モジュール（１）の逆浸透膜として、食塩の阻止率が９３％以上で且つシリカの阻止率が９０％以上の膜が選択され、第２の逆浸透膜モジュール（２）の逆浸透膜として、食塩の阻止率が９０％以上で且つシリカの阻止率が２０〜８０％の膜が選択される。本発明においては、各逆浸透膜の阻止率を上記の様に設定することにより、スケールの付着による膜の損傷を防止でき、かつ、回収率を高めることが出来、しかも、分離される透過水の全体の品質を所要の品質に維持できる。
【００１９】
本発明の逆浸透膜装置による処理においては、図１にフローで示す様に、原水供給管路（４１）から第１の逆浸透膜モジュール（１）に原水を供給して処理し、得られた透過水を透過水取出管路（４２）から取り出す。次いで、第１の逆浸透膜モジュール（１）において膜を透過しなかった濃縮水を濃縮水排出管路（４３）から排出すると共に、濃縮水排出管路（４３）によって第２の逆浸透膜モジュール（２）に濃縮水を供給して更に処理し、得られた透過水を透過水取出管路（４４）から取り出す。そして、第２の逆浸透膜モジュール（２）において膜を透過しなかった濃縮水を濃縮水排出管路（４５）から排出する。斯かる操作により、透過水取出管路（４２）を通じ、食塩などの電解質の濃度の極めて低い、略純水に等しい水を透過水として一括して取り出すことが出来る。
【００２０】
本発明の逆浸透膜装置は、上記の様に、第１の逆浸透膜モジュール（１）で原水を処理した後に、第１の逆浸透膜モジュール（１）から排出された濃縮水を更に第２の逆浸透膜モジュール（２）で処理し、第１の逆浸透膜モジュール（１）及び第２の逆浸透膜モジュール（２）の両方から精製された水を透過水として得るため、原水の利用効率を高め、回収率を一層高めることが出来る。そして、第２の逆浸透膜モジュール（２）の逆浸透膜が食塩の阻止率において第１の逆浸透膜モジュール（１）の逆浸透膜と略同等で且つ難溶解性物質の阻止率において第１の逆浸透膜モジュール（１）の逆浸透膜よりも低い膜であるため、難溶解性物質濃度の高い濃縮液を第２の逆浸透膜モジュール（２）によって処理した場合にも、スケールの付着による第２の逆浸透膜モジュール（２）の逆浸透膜の劣化および損傷を低減することが出来、その結果、高い回収率を維持して安定稼働させることが出来る。
【００２１】
【実施例】
実施例１：
図１に示す構成の逆浸透膜装置を使用し、電気伝導率１３２μＳ／ｃｍ、ＳｉＯ２含有量２６．５ｐｐｍの原水を処理した。第１の逆浸透膜モジュール（１）の逆浸透膜の食塩阻止率は９９．６％、シリカ阻止率は９９．８％であり、第２の逆浸透膜モジュール（２）の逆浸透膜の食塩阻止率は９２．２％、シリカ阻止率は４６．９％であった。処理にあたり、ポンプ（３１）の吐出量の調整により、原水供給量は８００Ｌ／ｈ、第１の逆浸透膜モジュール（１）における透過水量は５００Ｌ／ｈ、回収率は６２．５％、第２の逆浸透膜モジュール（２）における透過水量は１８０Ｌ／ｈ、回収率は６０％として運転を行なった。
【００２２】
その結果、第１の逆浸透膜モジュール（１）から電気伝導率１．８μＳ／ｃｍ、ＳｉＯ２含有量０．１０ｐｐｍの透過水が得られ、第２の逆浸透膜モジュール（２）から電気伝導率４０．５μＳ／ｃｍ、ＳｉＯ２含有量４３．８ｐｐｍの透過水が得られ、装置全体としては、電気伝導率１１．２μＳ／ｃｍ、ＳｉＯ２含有量１１．２ｐｐｍの透過水が得られた。その場合の回収率は８５％であった。そして、３３０時間経過後においても、第１の逆浸透膜モジュール（１）及び第２の逆浸透膜モジュール（２）の各膜の閉塞はなく、回収率にも変化は見られなかった。
【００２３】
比較例１：
第１の逆浸透膜モジュール（１）及び第２の逆浸透膜モジュール（２）の各逆浸透膜に食塩阻止率が９９．６％、シリカ阻止率が９９．７％の同一の膜を使用した点を除き、実施例１と同様の構成の装置を使用し、実施例１と同様の条件で原水を処理した。その結果、処理開始当初は第１の逆浸透膜モジュール（１）及び第２の逆浸透膜モジュール（２）から電気伝導率９．８μＳ／ｃｍ、ＳｉＯ２含有量０．４４ｐｐｍの透過水が合計６８０Ｌ／ｈ得られが、３３０時間経過後は第２の逆浸透膜モジュール（２）において膜が閉塞し、全体の回収率が７３．３％（標準透過水量保持率４８％）に低下した。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の逆浸透膜装置によれば、第１及び第２の逆浸透膜モジュールから透過水を得るため、回収率を一層高めることが出来、そして、第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜が食塩の阻止率において第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜と略同等で且つ難溶解性物質の阻止率において第１の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜よりも低い膜であるため、難溶解性物質濃度の高い濃縮液を第２の逆浸透膜モジュールによって処理した場合にも、スケールの付着による第２の逆浸透膜モジュールの逆浸透膜の劣化および損傷を低減することが出来、安定稼働させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る逆浸透膜装置の一例の基本的な構成を示すフロー図である。
【符号の説明】
１  ：第１の逆浸透膜モジュール
２  ：第２の逆浸透膜モジュール
３１：ポンプ
４１：原水供給管路
４２：透過水取出管路
４３：濃縮水排出管路
４４：透過水取出管路
４５：濃縮水排出管路
【図１】
2005007336.tif 000003